CAPACITE DECHANGE CATIONIQUE ET ANIONIQUE Principe et mode opratoire

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CAPACITE DECHANGE CATIONIQUE ET ANIONIQUE
Principe et mode opératoire

• Méthode GILLMAN modifiée par
• l ORSTOM
• Claire Chevassus Rosset
• CIRAD UR Risque environnemental lié au
  recyclage
• Montpellier

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PRINCIPE

• Cette méthode de détermination de la capacité
  déchange consiste à déplacer les cations et les
  anions échangeables et à saturer les sites
  déchange par un électrolyte non tamponné 
  chlorure de calcium 0.1 mol L-1 et ceci au pH du
  sol.
• Le sol est mis en suspension dans lélectrolyte
  index, à une force ionique aussi proche que
  possible que celle de la solution du sol
  (chlorure de calcium 0.002 mol L-1), en présence
  de H ou de OH- pour couvrir une gamme de pH 3 à
  7.
• Le cation et lanion index sont ensuite déplacés
  par une solution saline de concentration molaire
  (nitrate d'ammonium 1 mol L-1).
• La détermination des concentrations du cation et
  de l'anion index permet de tracer des courbes de
  capacités déchange cationiques et anioniques en
  fonction du pH.

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MODE OPERATOIRE

• Peser 2.00 g ( 0.01 g) de sol dans des tubes à
  centrifuger de 50 ml (préalablement tarés). Noter
  la masse du sol et du tube m1.
• Ajouter 20 ml de solution de chlorure de calcium
  0.1 mol L-1 et laisser en contact pendant une
  heure (agiter par intermittence).
• Centrifuger 5 minutes à 2000 g et éliminer le
  surnageant.
• Laver le sol avec 20 ml de solution de chlorure
  de calcium 0.002 mol L-1 (bien remettre en
  suspension utiliser si nécessaire un agitateur
  Vortex) et laisser en contact pendant une heure
  (agiter manuellement par intermittence).
• Centrifuger 5 minutes à 2000 g et éliminer le
  surnageant.
• Répéter deux fois l'opération précédente (lavage,
  centrifugation et élimination du surnageant).

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MODE OPERATOIRE

• Peser le tube pour apprécier la quantité de
  solution retenue. Noter ma masse du sol et du
  tube m2.
• En considérant que la concentration de la
  solution retenue est la même que celle de la
  solution de lavage (CaCl2 0.002 mol L-1),
  calculer la quantité v1 de solution de CaCl2 0.02
  mol L-1 nécessaire pour que la concentration de
  la suspension (10 ml) soit 0.002 mol L-1 et la
  quantité v2 d'eau à ajouter pour que l'on ait v1
  v2 (m2-m1) x 10 ml (m2-m1) est égal à
  la quantité de solution retenue, x est égal au
  volume d'acide chlorhydrique 0.1 mol L-1 ou de
  chaux 0.02 mol L-1 à ajouter pour atteindre le pH
  désiré.
• Ajouter les divers réactifs en respectant l'ordre
  d'addition des réactifs  CaCl2 0.02 mol L-1, H2O
  puis Ca(OH)2 ) 0.02 mol L-1 ou HCl 0.1 mol L-1.

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MODE OPERATOIRE

• Agiter la suspension de sol lentement avec un
  agitateur rouleur à tambour horizontal, dans une
  enceinte thermostatée à 25 C pendant six jours.
• Mesurer le pH de chaque échantillon le septième
  jour.
• Centrifuger à 2000 g pendant 10 minutes et
  récupérer la solution limpide pour les dosages de
  Ca, Al3 et Cl-.
• Peser le tube à centrifuger pour déterminer le
  volume de solution restée piégée. Noter la masse
  du sol et du tube m3.

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MODE OPERATOIRE

• Reprendre l'échantillon par 30 ml de solution de
  nitrate d'ammonium 1 mol L-1, remettre le sol en
  suspension puis laisser en contact une heure
  (agiter manuellement une à deux fois).
• Centrifuger à 2000 g pendant 10 minutes et
  récupérer la solution limpide dans une fiole
  jaugée de 100 ml.
• Répéter deux fois les opérations précédentes (14
  et 15).
• Ajuster le contenu de la fiole avec la solution
  de nitrate d'ammonium 1 mol L-1.
• Doser Ca, Al3 et Cl- dans la solution.

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CALCULS

• CEC basique ou CECb (cmolc kg-1)
• concentration en Ca mesurée dans la solution
  de nitrate dammonium - concentration en Ca
  mesurée dans la solution déquilibre.
• La capacité d'échange cationique totale sera
• CECt CECb CEC (Al3)
• La capacité d'échange anionique AEC sera
• AEC (cmolc kg-1) concentration en Cl
  mesurée dans la solution de nitrate dammonium -
  concentration en Cl mesurée dans la solution
  déquilibre.
• Tracer les courbes CECb, CECt et AEC en fonction
  des valeurs de pH mesurées.

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REMARQUES

• Cette méthode est lourde à mettre en uvre et est
  donc source derreurs.
• Elle ne prévoit pas la mesure des cations
  échangeables, (complexe saturé par CaCl2 qui ne
  permet pas la mesure des cations déplacés).
• Aux faibles valeurs de pH, il peut y avoir des
  artéfacts sur la détermination de Al3.
• La formation de complexes de Fe et Al avec la
  matière organique peut diminuer les sites
  déchanges pour Cl- et donner une plus faible
  capacité déchange anionique.
• Les CEC et AEC sont des indicateurs de la
  rétention des éléments majeurs (cations et
  anions) mais renseignent aussi sur la capacité
  des sols à libérer des éléments traces
  métalliques tels que Ni, Cr, Mn, Co

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REMARQUES

• La CEC est fortement liée au C/N du sol.
• Les CEC et AEC sont fonctions du pH, de la
  concentration de la solution de sol ainsi que de
  la nature des charges de surfaces des divers
  composants du sol.
• Un sol qui possède des sites de charges
  négatives va retenir des cations dun coté et
  libérer des anions de lautre et inversement.
• Doù limportance de la stratégie de management
  des sols
• qui pourra avoir des conséquences
  agronomique et environnementale importantes.